數字電視的條件接收系統原理與應用
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2.1 同密條件接收系統
若發(fā)送端有多個CA系統加入，同密方式的做法基于各個運營商之間的商業(yè)協議，采用相同控制字生成器和擾碼生成器，并使用通用加擾算法對信號加擾。不同系統之間的差別是從對CW的加密開始的，各個系統使用自己的加密算法對CW和授權密鑰KS加密。用戶管理系統可以公用也可以分開。節(jié)目管理系統會將各種CA系統的標識CA_System_Id以及EMM,ECM索引信息一一對應描述在PSI/SI信息中，原理圖如圖2所示。
圖2 同密CA系統原理
集成了其中一套CA系統的接收解碼器（STB）從插入的智能卡中讀出對應CA_System_I d，根據這個標識獲取EMM,ECM索引信息進而濾取出具體信息發(fā)送回智能卡。
智能卡中集成了2套私有的解密算法，對應與前端生成EMM和ECM的加密算法，從而獲得CW，送到接收解碼器STB中，STB的解碼芯片中有集成了通用解擾算法的解擾器，用這個解擾器就可以恢復出原始信號。用戶只要獲得其中一種機密系統的授權就可以收看節(jié)目。這種方式下對信號的加解擾是使用通用算法的，所以保證這種方式的通信安全全靠智能卡，兩層私有加密電路是其中的關鍵。這種做法要求將條件接收系統嵌入接收機中。
2.2 多密條件接收系統
了解了同密的原理，多密系統的原理容易理解了。他們不同的是對于多密系統各種CA系統運營商使用各自不同的CW，不同的擾碼生成器和加擾算法，相同的是，后面的兩層加密算法也是私有的。這使接收端不能使用解碼芯片中的公共解擾算法電路，但使用條件接收模塊很好地解決這個問題。他是將接收端所需的3層解密電路都集成到一個使用通用接口標準的模塊中。模塊中集成了微處理芯片和濾取CAT，EMM，ECM所需的硬件電路，主機需要做的就是濾取出節(jié)目對應的PMT表，獲取CA相關的信息按通用接口標準協議規(guī)定的格式發(fā)送到模塊就可以了。模塊與主機間的命令接口提供模塊和主機部分的通信方法卻不需要主機了解具體的細節(jié)操作。這種通用接口的應用，使一臺機頂盒可以使用多個CA運營商的模塊，也就是可以收看由不同CA系統控制的節(jié)目。
同密和多密方式的原理如圖3所示。
圖3 同密和多密CA系統接收原理
3 兩種方式的比較
3.1 通信成本
在同密方式下，TS流中載有所有應用的CA系統的EMM和ECM，增加了發(fā)送端復用難度（每個EMM,ECM流都必須分配惟一的PID，還有一些同步要求），同時也增加了通信帶寬要求。一個TS流中通常只有一套CA系統的應用，所以信息量比同密方式小。
3.2 機頂盒的通用性
從原理圖可以看出，由于同密系統的機頂盒內必須集成特定CA系統軟件，而同密方式的接收機將與CA相關的軟硬件系統都集成在一張CI模塊中，機頂盒可應用任何符合通用接口標準的模塊，因此可應用在多種CA系統中。通用性方面多密優(yōu)于同密。
3.3 安全性
多密方式的控制字CW形式和3層加密算法都是私有的，若要破解至少需要已知2套加密算法，而同密算法使用的CW編碼空間是公開的而且使用的解擾算法是通用的，所以他比多密系統少了一層防破解防線。再次，由于支持同密系統的機頂盒與智能卡之間的通信接口比同密系統開放，盜密者很容易從主機與卡的通信接口間盜取通信數據進行分析或用于激活另外解碼器，達到盜版的目的。事實當前破解的系統大多使用這種途徑。所以在接口安全上同密系統也比多密系統差。
3.4 成本
雖然多密系統有以上兩種優(yōu)勢，但是他需要花費成本的代價?，F在一個模塊市場價格至少為300~400元，有些在千元以上。而且如果只用一個模塊，那么使用多密也就沒有意義了。所以多密系統的機頂盒總體上要比同密下的花費更多成本，同時發(fā)送端也要耗費更大的設備成本。當前我國正處于數字電視發(fā)展的初級階段，由于成本的原因，同密系統還是目前國內數字電視的主流。但從發(fā)展來看，多密系統必將取代同密系統。
4 CA系統發(fā)展現狀
目前國際上的有條件接收系統主要有荷蘭愛迪德(IRDETO)公司的M_Crypt系統和π_s ys系統，法國電信(France Telecom)公司的Viaccess系統，英國NDS公司的NDS系統，法國Canal+公司的Mediaguard系統，以及Nagra系統等。國內主要有清華同方、中視聯（與Philips合資）、算通科技等。國外的CA系統經歷多年的發(fā)展，技術比較成熟并形成一定市場，國內的CA系統研究起步比較晚，起點比較高，同時借鑒了國外的經驗，發(fā)展很快，已經形成了初具規(guī)模的國內市場，同時積極開展與國外CA系統實現同密，以上幾家國內知名的CA運營商都已經和IRDETO、NDS等實現同密。這種競爭并同步發(fā)展的形勢在國內數字電視界已經形成。事實上，數字電視中條件接收系統正以特有的方式推動中國廣播電視事業(yè)的發(fā)展，將來這種條件接收系統還有可能為人類展現新形式的數字通信。
參考文獻
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［3］ETSI ETR 2981996，Digital Video Broadcasting(DVB) Support for Use of Sc rambling and Conditional Access(CA)within DVB Systems.
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